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Projekt
Schmierstofffreies Umformen durch Beeinflussung thermoelektrischer Ströme
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Wolfram Volk
Fachliche Zuordnung
Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
Förderung
Förderung von 2013 bis 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 244839924
Derzeit ist die Mehrzahl an Umformprozessen nur durch den Einsatz von Schmierstoffen möglich. Besonders bei Umformverfahren wie dem Durchsetzen oder auch Scherschneiden kann im Falle von Schmierstoffverzicht der Verschleißmechanismus Adhäsion bereits nach kürzester Zeit beobachtet werden. Neben der Temperatur beeinflussen thermoelektrische Phänomene maßgeblich die Entstehung von adhäsivem Verschleiß. Thermoelektrizität entsteht in jedem Werkzeug aufgrund der Temperaturerhöhung in der Umformzone, bedingt durch die Dissipation eines großen Anteils der Umformarbeit. Grundlegende Zusammenhänge zwischen Thermoelektrizität und Verschleiß konnten im Rahmen dieses Projektes bereits erarbeitet werden. Auf Basis der Thermoelektrizität wurde ein analytisches Modell für die Wahl einer spezifischen Strategie zur Verschleißminimierung erarbeitet. Nach Abschluss dieses Projektes ermöglichen die Erkenntnisse sowohl eine Vorhersage der Temperatur als auch der auftretenden Thermoelektrizität, wodurch eine Strategie zur Verschleißreduktion auf Basis der Verfahrensparameter gewählt werden kann. Ziel dieser Förderperiode ist der Nachweis der allgemeinen Anwendbarkeit des Modells auf beliebige Umformverfahren und dessen Erweiterung auf beliebige Werkzeug-Werkstück-Werkstoff-Kombinationen ohne experimentelle Ermittlung des Seebeck-Koeffizienten.Zur Erreichung des Gesamtzieles werden in der beantragten Förderperiode drei Teilziele verfolgt. Zunächst wird eine Methode zur allgemeingültigen Abschätzung der materialspezifischen thermo-elektrischen Eigenschaften erarbeitet. Hierfür wird ein breites Spektrum an Werkstoffsorten sowie reiner Legierungselemente thermoelektrisch charakterisiert und auf Basis der chemischen Zusammensetzung miteinander verglichen. Das zweite Teilziel besteht in der Verbesserung des Verständnisses des adhäsiven Entstehungsprozesses unter Beachtung der Anteile aus Thermo-elektrizität und Prozesswärme. Grundlage hierfür bildet ein praxisnaher Modellversuch des Durchsetzprozesses, bei welchem Temperatur, Stromstärke und -richtung unabhängig von-einander variiert werden können. Anhand von experimentellen Tiefziehversuchen wird das analytische Modell abschließend hinsichtlich der Übertragbarkeit der beim Durchsetzen gewonnen Erkenntnisse auf andere Umformverfahren verifiziert.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
